白城市乡镇天气预报方法研究

摘要 采用Visual Basic 6.0程序设计工具编写“白城市乡镇预报系统”，采用逐步回归方法建立3个降水分区的降水MOS方程和各乡镇1―12月温度方程。对T213数值产品进行释用，得到各乡镇的天气预报，同时利用加密自动站数据对乡镇预报进行检验。该系统可视性强、操作简捷，为预报员提供一定的预报参考依据。

关键词 乡镇天气预报；MOS方程；数值产品释用；预报检验；吉林白城

中图分类号 P456.7 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）19-0269-02

白城市地处大兴安岭的背风坡，属半干旱气候区，年平均降水量403 mm，降水日数少，各季降水差异大，主要集中在夏季，时空分布极不均匀；年平均气温5.1 ℃，气温阶段性变化明显，昼夜温差变化大。目前数值预报产品越来越多，如欧洲气象中心、日本气象厅、中国气象局等每天0～168 h甚至更长时效的模式数值预报产品，HLAFS、MM5等有限区域模式或中尺度模式预报0～48 h时效的数值预报产品，但各家数值预报对降水和温度的预报能力、分辨率也不尽相同[1]。随着我国经济的快速发展和人民生活水平的明显提高，对天气预报的要求越来越高，具体表现在天气预报的精细度上，即天气预报的准确率要提高，气象要素和天气预报的空间、时间分辨率和量值的精度要细。乡镇天气预报可以帮助农民更好地安排农业生产和日常生活，防范和减轻暴雨洪涝、旱灾、风灾、雹灾等气象灾害带来的损失。

白城市乡镇天气预报方法的建立是气研所、省台2家指导预报的补充，且更具有当地特点。白城市乡镇降水及温度预报对日常乡镇天气预报具有较好的指导作用，更好地指导白城市以及各县局的乡镇天气预报工作。在今后的业务工作中，还需要进一步加强应用研究，使其发挥更大的效益。针对白城地区乡镇温度、降水，普查MICAPS提供的国内外数值预报资料，结合原有T106数值预报产品，利用逐步回归等方法，进行因子筛选，建立降水、温度预报方程，旨在提高预报人员对数值预报的应用能力和乡镇预报的精细化程度，提高温度和降水的预报准确率。采用可视化的Visual Basic 6.0程序设计工具编写，在设计过程中，运用模块化设计，结构更加合理，工作界面更加简洁[2]。该系统将温度模式和降水模式集成在一个平台上，并运用人机交互的方式，形成客观的各乡镇站点预报，可经过预报员订正后指导各县局，为提高乡镇天气预报水平提供了一个客观的预报工具，对更好地指导白城市的乡镇天气预报工作起到积极作用。

1 系统功能设计

提供可视性强、操作简捷的人机交互界面。利用文本输入、提示文本等方法设计了简洁、友好、互动性较强的窗口菜单。同时，通过使用初始配置文件，避免了过多的输入操作。系统主要内容包括温度计算模块、降水计算模块等内容，主要功能包括人机交互、数据处理、文本输出等部分，具有自动化程度高、针对性强、界面清晰、易于维护、可扩展性强等特点。各部分主要内容包括定量计算以表格的形式显示白城地区五县市及乡镇的24 h温度和降水预报。通过人工输入前一天实况温度和日本、欧洲温度预报值计算温度值，通过T213（T639）数值产品自动读取计算降水量值，系统提供了一个人机交互的平台。

2 资料来源与处理

2.1 资料来源

2.1.1 格点资料。利用国家气象中心提供的1995―1998年1―12月T106格点资料[1]，包括1 000、850、700、500 hPa各层的位势高度、温度、比湿、垂直速度经向风和纬向风。由这些基本量通过公式计算可得到如涡度、散度、温度露点差、水汽通量以及水汽通量散度等33个物理量。

2.1.2 实况资料。1995―1998年及2005―2006年的观测（含水文）实况资料。

2.2 资料处理

降水资料的应用范围在东经115°～130°，北纬30°～50°，T106网格距为1°×1°。对上述格点值进行离散后内插到站点上。对降水的方程计算采用1995―1998年1―12月T106格点资料作初始场与当天实况进行相关计算，找出相关大的因子进行逐步回归计算，形成客观定量的结论，这样避免了由于模式的系统性误差而造成方程的不确定性。在实际工作中，当所需资料不全时，可用其他数值预报产品的同要素代替，用数值预报的预报场进行计算，即把数值预报的结果作为真实场，形成客观定量的预报结论。

2.3 雨量场的气候分区

2.3.1 气候等雨量线初分。将1995―2006年11年白城市各站点（含水文站点）年平均雨量填在区域图上，以330 mm和400 mm线将白城地区初步划为3个气候区（南、北、东片）。

2.3.2 打分确定气候分区雨量点。一是根据年雨量梯度场呈现的南少北多东特多的特点，将330 mm线区域给地理权重定3分；331～400 mm间定4分；大于400 mm定5分。二是将各水文、气象雨量点11年平均雨量除以100作为另一个基数分。三是将上述2项分值相加得出总分值。四是依总分值降水点进行气候分区。

利用Dvb-s下发的T213数据格式的GRIB码，包括海平面气压、各层高度场、温度场、风场（U、V分量）和相对湿度场，首先对不同实效、不同层次、不同要素进行解码，然后对东北半球格点场资料挖块、计算物理量、插值到站点，最后将因子代入形成每片降水区代表站点的预报因子MOS方程，得到降水量预报值。

3 方程的建立

3.1 温度方程的建立

根据2007年1―12月各个站点的温度实况，利用日本传真图、欧洲数值预报产品（572、573、782、783、EC850 hPa温度预报）、每天中国气象局网站和天气在线网站的气温预报值，利用SPSS软件逐月进行回归计算[3]，得出逐月每个站点的最高最低温度方程，逐月分站建立了984个温度方程。

3.2 降水方程的建立

根据降水的分区，每区选定有代表性的站点进行回归方程的建立，代表一个降水区的降水方程。同一地域、同一季节、不同的影响系统将产生不同的天气特征[4-5]，为此采用将T106格点资料和历史天气图相结合的方式，对降水天气系统进行分型计算降水量级。分型标准：冷锋类即地面图上有风场、气压场的不连续性，即地面图上能画出锋面；北方气旋类即地面图上有闭合等值线，生成于北纬42°～50°，东经100°～123°之间的低值系统；南方（江淮、华北）气旋类即地面图上有闭合等值线，生成于北纬25°～42°，东经100°～123°之间的低值系统；冷涡类即500 hPa图上至少分析出一条闭合等值线，并有冷中心或明显的冷槽相配合，出现在北纬35°～60°，东经115°～145°范围内，生命史至少3 d以上的低压或低压环流系统。

由于白城市所处的地理位置，降水类型相对较少，因此夏季分为冷锋、北方气旋、南方气旋、冷涡4类，其余季节只分为冷锋和北方气旋2类。采用T106格点资料与历史天气图相结合的方式进行天气系统的分型。

将T106各物理量与实况进行相关计算，找出相关系数较大的因子，采用逐步回归分析方法，通过F检验（α=0.05）边引入、边剔除，最终建立定量的预报方程。按照不同的天气系统分型、不同季节、不同分区建立了30个定量降水方程。

4 系统应用效果分析

目前，该系统已经在白城市气象台投入使用，用来制作白城市各乡镇24 h天气预报，取得了很好的使用效果。该系统对晴雨预报准确率较高，平均达到89.5%；温度预报效果与气研所、省台的预报持平（略高），在定量降水预报上误差较大，尤其是夏季大量级降水预报上，今后需要进一步订正。

5 结语

白城市属于半干旱地区，降水预报本身就有一定的难度，气候特点和省内其他地区差异很大，通过乡镇降水量化预报方法的建立和定量的客观温度预报，给预报员提供了更可靠的信息，将大大提高预报员的本地短期预报准确率，减轻预报员的工作强度，给预报员提供了一种实用的预报工具。该预报工具研制过程中充分考虑系统今后的业务发展需求，在界面设计和软件编写中为软件的后续发展预留了空间。同时，软件具有开放性和适用性，因此在各县市气象台站中有着广泛的应用前景。

6 参考文献

[1] 钟有萍，徐大红.T106数值预报产品在分县降水预报中的应用[J].贵州气象，2000（6）：23-26.

[2] 求是科技.Visual Basic 6.0程序设计与开发技术大全[M].北京：人民教育出版社，2005.

[3] 张红兵，贾来喜，李潞.SPSS宝典[M].北京：电子工业出版社，2007.

[4] 潘留杰，张宏芳，王建鹏.数值天气预报检验方法研究进展[J].地球科学进展，2014（3）：327-335.

[5] 杨瑞梅.提高天气预报和气候预测的方法[J].现代农业科技，2012（24）：253.